Intervenant Extérieur Numérique

Le support du projet est une enceinte ventilée dans laquelle un élément chauffant reproduit la dissipation thermique d’un processeur dont on cherche à réguler la température. S’y ajoutent un ventilateur axial et des sondes thermiques. Les élèves travaillent en sous-équipes de deux ou trois ; chaque sous-équipe conçoit son propre système, et l’équipe défend en revue de projet la conception qu’elle retient pour la phase de réalisation.

Sur les cinq séances de travaux dirigés, l’intervenant encadre la conception et le dimensionnement d’un échangeur à ailettes destiné à cette enceinte, depuis le dessin de la géométrie jusqu’à l’exploitation des résultats de calcul.

La conception assistée par ordinateur précède la simulation et la conditionne. Les apprentis dessinent sous SolidWorks les pièces du système, l’enceinte percée de ses ouvertures d’entrée et de sortie, la résistance chauffante, puis le système d’ailettes, et en réalisent l’assemblage avant tout calcul. C’est cette étape que les premières séances doivent sécuriser : construction du modèle volumique, respect des cotes imposées par le cahier des charges, simplification raisonnée de la géométrie en vue du maillage, et vérification que l’assemblage s’importe effectivement dans le Workbench. L’intervenant doit donc pouvoir conduire lui-même une séance de CAO sous SolidWorks, en particulier sur le dessin du dissipateur à ailettes, dont la géométrie est le principal levier de conception du projet.

Le travail de simulation se conduit ensuite en deux temps. Une première configuration sans ailettes établit le comportement thermique de référence de l’enceinte. Une seconde, munie du dissipateur dessiné par la sous-équipe, permet de mesurer le gain obtenu sur la température de l’élément chauffant. La comparaison de ces deux calculs constitue le résultat que la sous-équipe aura à défendre.

Sur chaque configuration, les apprentis conduisent une exploration paramétrique portant sur la vitesse du ventilateur, la puissance dissipée, la position de l’élément chauffant dans l’enceinte et la géométrie des ailettes. Il leur revient d’identifier les paramètres influents et de justifier leur conception finale par le calcul autant que par le raisonnement physique.

L’exigence de rigueur numérique constitue le cœur de l’encadrement. Le sujet impose que chaque calcul soit accompagné de ses courbes de résidus, du nombre d’éléments retenu et de l’étude de convergence en maillage qui le justifie, des hypothèses de modélisation (régime stationnaire ou instationnaire, écoulement laminaire ou turbulent), des nombres sans dimension caractérisant l’étude, et du relevé des conditions aux limites face par face. L’intervenant contrôle ces points pour chaque sous-équipe et à chaque séance. L’évaluation du rapport de conception et la participation au jury de la première revue de projet closent l’intervention.

Cas de référence traité en séance et chaîne de travail encadrée. Valeurs relevées dans le sujet de travaux dirigés et dans le rapport d’apprentis servant d’exemple.

2. Le profil recherché

Un docteur ou un ingénieur en mécanique des fluides, en énergétique ou en thermique, ayant une pratique effective du calcul.

Simulation numérique. La maîtrise du Workbench d’ANSYS et du solveur Fluent est la condition première. Le candidat doit savoir monter de bout en bout un cas de convection forcée couplée à la conduction : source volumique de puissance dans un solide, entrée en vitesse et température imposées, sortie, conditions de symétrie et de paroi, sélections nommées. Sont attendues la maîtrise du maillage, c’est-à-dire le dimensionnement des éléments par région, le raffinement local dans les zones à fort gradient et la conduite d’une étude de convergence, la lecture des résidus et la mise en place de moniteurs sur la température de sortie et le flux thermique, ainsi que la vérification du bilan d’énergie. Le régime d’écoulement et le modèle de turbulence doivent pouvoir être justifiés par l’analyse dimensionnelle plutôt que retenus par défaut.

Conception assistée par ordinateur. La pratique de SolidWorks est requise au même titre que celle du Workbench : modélisation de pièces et d’assemblages, paramétrage de la géométrie en vue d’une étude paramétrique, préparation du modèle pour le calcul, et export vers ANSYS aux formats usuels (STEP, Parasolid). Le candidat doit être capable de diagnostiquer et de corriger les défauts de géométrie qui empêchent un maillage propre.

Thermofluidique. Théorie des ailettes et dimensionnement des dissipateurs, conduction et convection forcée, couche limite et régimes d’écoulement, caractéristique d’un ventilateur et détermination de la vitesse d’entrée à partir de ses spécifications, enfin usage des nombres de Reynolds, de Prandtl et de Nusselt comme instruments de contrôle du calcul.

Encadrement. Le suivi simultané de plusieurs sous-équipes travaillant sur des conceptions distinctes suppose l’habitude de la pédagogie par projet, l’exigence de la justification d’une hypothèse plus que la production d’un résultat, et l’expérience de l’évaluation d’un rapport technique et d’une soutenance orale.

Rémunération : 30,00€ à 45,00€ par heure

Lieu du poste : En présentiel